某柴油机活塞与缸套间极限工作间隙仿真研究

为解决柴油机拉缸故障和有效调整配缸间隙,针对某款柴油机分别搭建活塞热机耦合以及机体缸盖一体化计算模型,得出超负荷工况下活塞和缸套的变形。基于柴油机拉缸故障表现以及活塞型面设计经验选取若干个方向,并在选定方向和截面上提取活塞和缸套的径向变形量,结合配缸间隙和活塞型线得到的冷态间隙,计算得到活塞与缸套之间的极限工作间隙。结果表明,缸孔加工尺寸处于下偏差时,该机型柴油机活塞与缸套的工作间隙为154～263μm,极限工作间隙位置分别位于活塞销孔方向以及销孔垂直方向。     

活塞设计中的若干问题

活塞——作为内燃机“心脏”的重要组成部分,为了满足当代内燃机输出功率不断增大,整机重量及外形尺寸进一步缩小,运转更趋平稳,工作可靠性更高及噪声大幅度降低的要求。相应地对其车身承受机械负荷和热负荷的能力,尺寸及重量,精度以及配缸间隙均提出了更高的要求。活塞的设计涉及的问题很多,且相当复杂,同时活塞的设计又不单纯是一个理论或计算问题,而是与试验研究紧密相结合的实践—认识—再实践—再认识—再回到实践中去的过程。本文概略地综合了目前国外主要的活塞生产厂家的资料和一些专门技术,就活塞设计中主要尺寸的确定、材料的选择以及表面处理的方式予以介绍,并期望我国活塞设计工作能尽快摆脱仿制的现状,形成一套科学的设计理论和方法,提高新产品开发的能力。 一、活塞主要尺寸的确定 活塞的主要尺寸对内燃机工作的可靠性和寿命的影响关系重大。所以,在活塞设计中如何正确地确定其主要尺寸是活塞设计的关键环节之一。国外的活塞生产厂家在大量研究、开发、设计工作的基础上、经过统计分析对于活塞主要尺寸的确定形成了一套经验数据和相应的图表。活塞的直径一经确定,其它主要尺寸就可以很快地从有关图表查得。 1 活塞直径的确定 活塞的直径即内燃机的缸径的确定是以内燃机的     

活塞用稀土过共晶铝合金的研究

本文研究了用混合稀土元素制取内燃机活塞用过共晶铝合金材料,解决了成分配方、熔炼变质、浇铸、热处理和加工刀具等各项关键技术问题。试验证实该合金的热膨胀系数低,耐磨性能优良,高温强度较高,尺寸形状稳定性良好,从而可降低内燃机活塞与气缸套的配合间隙,改善柴油机窜机油、窜气、冷车敲缸、噪声、振动问题。     

195柴油机在修复中6个极限值的探讨

1气缸套活塞配合间隙极限值 在选配气缸套活塞配合间隙时,理论要求是0．16～0．255mm。修理中我们尽量缩小配合间隙,将极限值降至0．12mm（低于此值将会出现粘缸）。配合间隙缩小是否会延长气缸套、活塞使用寿命呢？实践证明,过小的配合间隙,暂时提高了气缸套活塞的密封性,但增加了活塞环与气缸套的摩擦,加剧了磨损。缸套活塞的配合间隙在0．16mm以下磨损速度最快,在0．16～0．28mm之间磨损速度较慢,所以我们在装配时,将气缸套活塞的配合间隙保持在0．14～0．15mm,再经磨合使其配合间隙达到0．16mm左右较为理想。     

某两缸柴油机活塞销咬合问题研究

针对某两缸柴油机活塞销咬合问题,从活塞销的椭圆变形、活塞销轴承的配合间隙等方面分析了活塞销咬合的原因,通过调整活塞销轴承配合间隙,制订了活塞销抗咬合解决方案,进行了试验验证,解决了该机的活塞销咬合问题,为活塞销轴承间隙设计提供了参考。     

某型钢活塞销孔与活塞销咬合机理分析和结构优化

针对某型钢活塞在性能试验时出现钢活塞销孔与活塞销咬合现象,开展钢活塞销孔与活塞销咬合机理分析,提出钢活塞销孔型线、钢活塞销孔与活塞销冷态配合间隙、钢活塞内腔出油孔结构优化方案,再结合计算机有限元分析技术和发动机台架试验予以验证,为预防钢活塞销孔与活塞销咬合以及钢活塞销孔设计提供参考。     

考虑热变形的活塞组件结构对活塞二阶运动的影响分析

结合活塞、缸套工作温度场的实测值,建立了2D25柴油机活塞组件动力学模型,分析了配缸间隙、活塞销偏置量和活塞头部型线等结构参数对活塞二阶运动的影响关系,并采用正交试验设计优化了2D25柴油机活塞组件结构参数。分析结果表明:对活塞二阶运动的影响主要体现在活塞敲击能量和摩擦功耗,其影响关系是此消彼长的;在计算的影响因素中,对活塞二阶运动影响最大的是配缸间隙,其次是活塞销偏置量和裙部椭圆度,影响最小的是中凸点位置;活塞头部结构的不同主要是影响活塞敲击能量,而对活塞的摩擦功耗影响较小。     

活塞销下料新型窄口切刀

0前言 活塞销是内燃机中连接活塞和连杆、传递动力的关键性基础件。工作时承受非对称性交变负荷和冲击载荷。因此,国家标准对活塞销提出了较高的技术要求。活塞销采用的材料,主要是低碳钢或低碳合金钢。国内活塞销专业厂,对活塞销原材料的切断下料,主要采用普通车床、圆盘锯床、弓型锯床、带锯机等。车床和锯床下料,其毛坯的几何形状和尺寸都较精确,不需整形。但车床下料的缺点是切口宽,原材料浪费大,工人劳动强度高,生产效率低。带锯机与车床相比进了一步,能同时下几个或十几个毛坯,效率提高了,但目前国产带锯的寿命低,这就增加了下料成本。近几年,国内大专院校、科研机构都在致力研究精密剪床下料,已取得突破性进展。（还未应用于批量生产）。目前国内活塞销专业厂家,对活塞销下料大部分仍采用普通车床下料。本文将介绍一种新型窄口切断刀,可应用于活塞销的下料工序。对活塞销生产厂家有一定的实用价值。     

活塞结构参数对敲击能量影响的计算研究

针对内燃机降噪的现实需求,以Ricardo-Pisdyn软件为模拟计算工具,综合考虑活塞接触面粗糙度、活塞和缸套热及弹性变形,建立活塞组件的三维动力学模型,系统性研究了配缸间隙、活塞销偏置以及裙部型线等结构参数对活塞敲击能量的影响规律。结果表明:配缸间隙对活塞敲击能量有明显影响,增大配缸间隙会加剧活塞二阶运动,大幅增加活塞敲击能量;活塞销向主推力面合理偏置,可减小活塞最大敲击能量;增大中凸点高度,可以缩小裙部顶端至中凸点区域与缸套的热态间隙,抑制活塞二阶运动,减小敲击能量;增大裙部顶端间隙或减小裙部型线上指数,都会引起做功行程初期活塞的剧烈敲击;裙部底端间隙和型线下指数对活塞敲击能量的影响较小,增大裙部底端间隙或者减小裙部型线下指数,会导致活塞敲击能量略微增大。     

内燃机活塞销孔镗削与滚压工艺分析

内燃机工作时,活塞承受着高温、高压和剧烈交变载荷的作用,活塞销孔部位极易产生疲劳而导致失效。活塞销孔直径、圆柱度和粗糙度加工精度高,提高活塞销孔的精度和可靠性是活塞加工的关键因素,本文主要对活塞销孔镗削和滚压工艺进行分析和研究。     

内燃机活塞销孔镗削与滚压工艺分析

内燃机工作时,活塞承受着高温、高压和剧烈交变载荷的作用,活塞销孔部位极易产生疲劳而导致失效。活塞销孔直径、圆柱度和粗糙度加工精度高,提高活塞销孔的精度和可靠性是活塞加工的关键因素,本文主要对活塞销孔镗削和滚压工艺进行分析和研究。     

活动定位式活塞顶高测量仪

活塞销孔至顶面距离（以下称压缩高度）是重要的检测项目。目前大批量生产活塞的厂家测量压缩高度都是用固定式量仪,如图1;由于∨型定位角铁是固定在底座上的,基准芯棒又是固定在∨型定位角铁上且处于中间位置,这样在检测活塞的压缩高度时度会发生因测量不准确造成误判,经过长期观察和实践,发现主要问题在∨型定位角铁上。由于∨型定位角铁是固定的,而生产的活塞允许销孔中心线与裙部中心线有一定的不对称度,这样在测量压缩高度时,活塞销孔穿在基准芯棒上后,往里一推,就会夹在基准芯棒的一侧（见图2）,这时销孔和基准芯棒的部分间隙尺寸就会积黑到活塞压缩高度上;又由于活塞顶部和裙部外径尺寸不一样,活塞在基准芯棒上易发生旋转呈倾斜状,这样检测的数据就不准确,而且同一活塞测量几次每次都不一样,使检查人员难下结论,经常发生误判。造成不应有的损失。     

内燃机活塞销与连杆小端撞击的动力学分析

根据内燃机工作原理和动力学理论,分析推导出了活塞销与连杆小端撞击的速度公式,讨论了影响活塞销与连杆小端撞击的各种因素及与活塞敲缸的区别。     

活塞结构的几种主要形式

活塞的结构设计现已呈多样化,下面就结合本厂的产品介绍几种主要形式.1 裙部镶钢片活塞活塞裙部镶钢片的目的是减少裙部的热膨胀量,减小活塞的配缸间隙,减轻气缸套穴蚀,降低发动机噪音.其作用原理是:在活塞销座中镶铸热膨胀系数低的“恒范钢片”(含镍35%,线膨胀系数约为铸铝合金的十分之一),活塞浇铸凝固过程中,在铝合金凝固后期,钢片与铝合金的温度相同,进一步凝固冷却时,由于钢片和铝合金的线膨胀系数不同,铝合金的收缩量比钢片的大得多,使的钢片外面的铝合金向钢片收缩形成收缩应力;当发动机工作时,活塞受热向外膨胀,首先要克服这种收缩应力,因此减少了活塞裙部的热膨胀量.而且,这种对活塞裙部热膨胀的牵制作用随温度的提高而增大.     

活塞偏磨的原因与修复

在内燃机修理的总装过程中,常常要将曲柄连杆机构的组装质量,逐缸地进行检查(此时不装活塞环)。其方法是转动曲轴试验有无卡涩之处;看活塞是否位于缸筒中心,可用厚簿规测量缸套两边的间隙来判断。尤其应特别注意沿曲轴轴线方向的两边间隙。如发现间隙过小或活塞处于上、下止点时,两边间隙不同,则说明有关零部件修     

活塞销偏置对柴油机噪声的影响

活塞销向主推力面方向偏置能够缓解活塞换向过程中的敲击噪声,本文通过建立活塞的有限元模型,在配缸间隙一定的条件下,运用AVL Excite软件对不同活塞销偏置方案进行仿真计算,得出当活塞销偏主推力面0.80~0.85mm时,活塞动能变化率最小,且对柴油机其他性能影响较小,最后通过在柴油机上进行试验验证,得出结论:当活塞销偏置量为-0.80mm时,相较于原机,优化后的柴油机摩擦损失功变化较小,且活塞敲击噪声改善明显。     

高强化柴油机铝活塞销孔失效分析

针对某缸径为135 mm的高强化柴油机铝活塞销孔出现的异常磨损和开裂现象,综合分析活塞尺寸和探伤检测结果及材料检测结果等,结合活塞销孔失效机理,判定显微缩松是导致此次活塞销孔失效的根本原因,并对活塞铸造工艺进行优化改进。对优化后的活塞进行可靠性试验和小批量生产验证,活塞销孔没有出现失效故障,改进方案有效。     

活塞动力学二阶运动的仿真方法与试验研究

采用多体动力学在时间域内迭代计算活塞、缸套及润滑油膜相互耦合子系统的运动学与动力学方程,在考虑活塞体径向刚度、活塞体及缸套冷热态型面的影响下,得到活塞主、副推力侧实际工况下的热态配缸间隙;动力学仿真方法计算出活塞二阶运动结果,包括:活塞主、副推力面间换向的径向运动和绕活塞销的转动;二阶运动对缸套的动态敲击力作为载荷边界条件施加在有限元模型上,计算出气缸体在活塞敲击下的振动响应;同时,在发动机台架上对气缸体两侧的活塞敲击处布置加速度传感器、以及布置缸内爆压传感器和上止点位置测量得到气缸体结构振动响应,试验结果验证了仿真模型的有效性.     

活塞销与活塞销孔配合的工作可靠性分析

1 前言 活塞工作时在顶面上承受着很大的气压力,在D=100毫米这样不大的气缸尺寸下,其压力也可达到5～10吨。它们全部经过活塞销座1传给活塞销2,再传到连杆小头3(图1)。因而,活塞销与活塞销座要有足够的强度,足够的承压面积和耐磨性。这里活塞销的刚度起着决定性作用;如果销刚度不足,则引起负荷分布不均匀,强度和耐磨性将受到损害,直接影响活塞销与销孔配合的工作可靠性。     

发动机活塞设计

介绍了活塞设计中应当注意的事项及基本思路,包括活塞材料、基本尺寸,头部结构对热负荷的影响,头部结构对漏气、机油消耗的影响,燃烧室喉口设计对结构强度的影响;活塞销座及销孔设计对变形、承载能力的影响;活塞裙部的形线、热变形、控制变形的方法,提高抗拉缸能力的设计方法;还介绍了活塞热负荷和冷却方式的关系及结构等。